现代钢桥新型结构型式及其疲劳问题分析

随着各种形式的钢桥在我国得到大规模建设,特别是一些新型结构型式和制造工艺不断出现在现代钢桥中,钢桥构件的疲劳性能在设计时需特别关注。在对钢桥疲劳性能影响因素、钢桥疲劳设计关键参数以及疲劳荷载分析的基础上,对现代钢桥中的一些典型构造细节的疲劳性能进行了分析,并对防止钢桥疲劳的方法进行了总结,最后指出了目前我国钢桥疲劳研究中存在的一些问题,这对有效地防止钢桥疲劳破坏事故的发生,提高我国钢桥的设计和制造水平具有重要的意义。     

正交异性钢桥面板的疲劳研究综述

正交异性钢桥面板是国内外大中跨径桥梁普遍采用的桥面结构形式,由于直接承受车轮荷载的反复作用,疲劳问题非常突出。详细阐述正交异性钢桥面板细节构造的疲劳研究概况和相关结论,简述钢桥面板的疲劳评估方法,并对正交异性钢桥面板的疲劳研究进行展望和建议。     

正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹分类及其原因分析

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹按照其产生的原因可分为两类:第一类由主应力引起,如纵肋对接焊接头部位;另一类由面外变形引起,如纵肋与面板焊接连接部位、纵肋与横肋交叉连接部位、腹板垂直加劲肋与面板焊接连接部位.这4种裂纹是迄今为止发现数量最多的裂纹.产生这些裂纹的原因分为外因和内因,外因就是反复作用的汽车活载,特别是超载车辆,...     

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳分析及验算

为了更加准确地评估钢桥面板的疲劳性能,提出基于热点应力法的钢桥面板疲劳分析及验算方法.该方法针对所分析的正交异性钢桥面板,首先利用有限元软件建立桥面系模型,然后采用热点应力法得到验算部位的应力历程,最后根据泄水法计算相应的热点应力幅并进行疲劳验算.以某三塔四跨双层钢桁梁悬索桥为例,针对该桥采用的正交异性钢桥面板,利用本...     

正交异性钢桥面板疲劳问题的研究

疲劳将会使钢桥的使用寿命大大缩短,因而在设计、制造、架设及后期维护中需要时刻关注钢桥在细部构造中可能出现的疲劳问题。采用ANSYS大型通用有限元软件对钢箱梁正交异性钢桥面板进行了数值模拟,研究了横隔板与U肋焊缝交叉处的应力状态。结果表明:横隔板厚度对应力的影响显著,对疲劳裂纹的产生也有较大的影响。     

基于名义应力的城市钢桥面板疲劳寿命分析

<正>交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用,容易造成疲劳累计损伤,出现钢桥面板的疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命,建立钢桥面板三维有限元模型,选取钢桥面板4种典型的疲劳细节,确定最不利加载方式,并根据实测得到的城市车辆荷载频值谱,计算相应的应力历程和应力谱,从而评估各个疲劳细节的疲劳寿命。结果表明:在城市车辆荷载频值谱作用下,某城市钢桥4种疲劳细节的最大应力幅值均小于常幅疲劳极限,即钢桥面板具有无限寿命。     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹的维修加固方法

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹是既有钢桥的常见病害,其维修加固难于新桥建设,必须遵守耐久性等基本原则。钢桥面板的维修加固方法分为三类:第一类是改进铺装层结构,减小整个钢桥面板所有部位的应力;第二类是局部补强或者改进纵向加劲肋的构造;第三类是直接对发生疲劳裂纹的局部进行维修。如果疲劳裂纹比较严重,如纵向加劲肋与横肋之间的连接失效、或者纵向加劲肋与面板的连接焊缝处裂纹向上贯穿面板等,则需要同时采用第一类和第三类加固方法。     

斜拉桥钢桥面板细节疲劳分析

正交异性钢桥面板存在大量焊接疲劳薄弱坏节,活载反复作用下容易发生疲劳破坏,国内外针对钢桥面板的力学性能及细节疲劳研究主要考虑第二结构体系效应,通过混合有限元方法模拟斜拉桥第一结构体系效应对疲劳应力的影响,以全梁段板壳单元代替相应位置的鱼骨主梁,采用蒙特·卡洛方法模拟车流,加载于疲劳细节的应力影响面,选用Eurocode疲劳曲线验算各疲劳细节的累积损伤,结果表明受压梁段由于第一体系效应影响可不进行疲劳验算,而对受拉梁段钢桥面系进行疲劳评估时可以忽略全桥结构体系效应的影响.     

基于断裂力学的城市钢桥面板疲劳寿命分析

<正>交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用,容易造成疲劳累计损伤,导致钢桥面板出现疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命,建立钢桥面板有限元模型,选取钢桥面板4种典型疲劳细节,根据实测所得到的城市车辆荷载频值谱,计算得到相应的应力历程和应力谱。基于线弹性断裂力学理论,对这4种疲劳细节进行疲劳寿命分析,结果表明:在桥梁设计基准期内钢桥面板不会发生疲劳破坏。     

正交异性钢桥面板横隔板切口疲劳应力幅分析

建立全桥模型和简化的钢桥面板局部节段模型,通过子模型法插值得到横隔板疲劳细节模型的边界条件,计算不同车轮横向分布对应的疲劳细节局部应力,研究横隔板参数变化对横隔板疲劳细节损伤的影响。结果表明:混合单元模型与钢桥面板简化模型对应的应力幅相差小于5.0%,采用钢桥面板简化模型分析横隔板疲劳细节受力简单合理。横隔板疲劳细节在车轮偏离中心位置150 mm时应力幅最大,随着车轮偏离中心位置距离的增大,应力幅下降明显。横隔板间距增大,横隔板疲劳细节应力幅上升,增加横隔板厚度可有效改善其疲劳受力性状。     

钢桥疲劳研究关键技术分析

针对当今大跨度钢桥的建设和既有钢桥的使用状况进行分析,结合工程建设和运营管理中涉及疲劳的重点研究领域作了阐述,对钢桥疲劳研究成果的应用作了归纳,并展望了钢桥疲劳研究的前景。     

对正交异性钢桥面板构造抗疲劳设计方法的分析

国内近年来正交异性整体钢桥面体系不仅在公路钢桥,而且在铁路钢桥上得到大量的应用。首先介绍国内对正交异性钢桥面板应用的总体情况,包括还在建造和设计中的一些新桥。对正交异性钢桥面板疲劳构造细节进行分析,重点分析疲劳裂纹易发生部位和形成的原因。根据分析结果,设计出经简化且能包络实际受力最不利状态的试件进行疲劳试验。所涉及的构造细节包括桥梁实际工艺下的U肋与桥面板焊缝、U肋与横隔板之间有过焊孔和没有过焊孔时横隔板与桥面板焊缝、U肋嵌补段焊缝、U肋与横隔板之间挖孔焊缝,共计有6个构造细节。提出采用准热点应力统计方法确定正交异性钢桥面板构造细节名义应力的观点,对制定抗疲劳设计方法的研究技术路线作出归纳,进而提出正交异性钢桥面板疲劳设计方法的建议。     

高速铁路钢桁梁桥正交异性整体钢桥面板有效宽度的计算原则

对比现有国内外钢桥设计规范中计算钢桥面板有效宽度的计算方法和公式。分析普通铁路钢桁梁桥纵横梁明桥面系和高速铁路钢桁梁桥正交异性整体钢桥面系传力途径和受力特点的不同。得出现有规范中的公式只能计算平面受弯构件,如简支梁和连续梁的有效宽度,不适用于正交异性整体钢桥面系杆件的结论。在上述基础上,提出了计算正交异性整体钢桥面板有效宽度的原则。     

考虑桥面铺装作用的正交异性钢桥面板应力幅分析

建立钢箱梁节段有限元模型、顶板与U肋连接细节模型,并在模型中考虑桥面铺装层。将钢箱梁节段模型作为粗糙模型,通过子模型法插值得到顶板与U肋连接细节有限元模型的边界条件。在车轮荷载作用下,讨论铺装层弹性模量、厚度及泊松比3个参数对顶板与U肋连接细节应力幅的影响。结果表明:提高铺装层弹性模量和增加铺装层厚度可显著降低横隔板间该细节的应力幅,但对横隔板处该细节应力幅的降低作用不明显;改变铺装层泊松比对顶板与U肋连接细节应力幅影响很小。在实际工程中,对顶板厚度较小的钢桥面板,可以通过增加铺装层厚度以减小顶板与U肋连接细节的局部应力。建议采用钢纤维混凝土等弹性模量大、温度影响小的材料作为桥面铺装层。     

钢桥疲劳评估研究进展

介绍近期国内外关于钢桥疲劳研究的新进展,主要是热点应力法、临界距离理论法、连续介质损伤力学和断裂力学法在钢桥疲劳评估中的应用。分析现行设计规范推荐的疲劳评估法存在的不足,提出钢桥疲劳三阶段评估法。在整体-局部模型和局部精细化模型中采用热点应力、临界距离理论与断裂力学法是三阶段疲劳评估的关键内容。三阶段疲劳评估法具有良好的普遍适用性,可提高疲劳寿命评估的效率和准确性。